Perancangan tugas akhir ini diawali dengan melakukan perancangan perangkat keras yang menjadi satu buah sistem yang saling terintegrasi. Perancangan terdiri dari perancangan mikrokontroler master, perancangan
mikrokontroler slave, perancangan komunikasi I2C, perancangan RFID, perancangan LCD dan perancangan komponen slave. Pada Gambar 3.4 dapat dilihat Schematic perancangan seluruh sistem pada rancang bangun locker otomatis.
Gambar 3.4 Schematic Perancangan Keseluruhan Sistem 3.3.1. Perancangan Mikrokontroler Master
Mikrokontroler Arduino Uno adalah mikrokontroler yang digunakan sebagai master pada perancangan. Mikrokontroler Arduino Uno merupakan sistem elektronika sederhana yang terdiri dari komponen-komponen yang dirangkai menjadi satu dan sudah menjadi modul mikrokontroler. Perancangan arduino dibuat dengan menentukan port atau pin pada arduino yang akan digunakan untuk mengakses semua komponen. Arduino Uno merupakan sistem mikrokontroler yang menggunakan IC ATmega328. Karena Arduino Uno sudah dalam bentuk modul IC pada arduino ada yang telah tertanam atau terhubung pada
modul dan ada yang dapat dilepas atau diganti ketika IC mengalami kerusakan. Mikrokontroler Arduino Uno memiliki beberapa fitur utama, adapun fitur utama dari mikrokontroler Arduino Uno adalah sebagai berikut:
a. 6 Pin input Analog Digital Converter (ADC), berada pada port A0, A1, A2, A3, A4 dan A5.
b. 6 channel Pulse Width Modulation (PWM), berada pada port 3, 5, 6, 9, 10 dan 11.
c. 14 channel I/O digital, berada pada port 1 sampai 13.
d. Menggunakan tegangan 5 Volt untuk beroperasi.
e. Mempunyai 1 pin supply 5 Volt dan 1 pin supply 3.2 Volt.
Berikut adalah Gambar schematic Arduino Uno yang ditunjukkan oleh Gambar 3.5.
Pengujian pada mikrokontroler Arduino Uno dilakukan dengan menguji apakah program berhasil atau tidak di upload pada mikrokontroler Arduino Uno. 3.3.2. Perancangan Mikrokontroler Slave
Gambar 3.6 Schematic Mikrokontroler ATMega32
Pada perancangan mikrokontroler yang digunakan sebagai slave adalah mikrokontroler ATMega32. Mikrokontroler ATMega32 adalah sistem elektronika sederhana yang terdiri dari komponen-komponen dasar yang dirangkai menjadi satu karena dibutuhkan suatu mikrokontoler agar dapat berfungsi dengan baik. Suatu mikrokontroler membutuhkan dua komponen tambahan selain power untuk dapat berfungsi. Rangkaian tersebut adalah Kristal Oscillator (XTAL) dan rangkaian reset, kedua rangkaian tersebut pada umumnya selalu ada pada
minimum sistem mikrokontroler. Rangkaian Kristal Oscillator (XTAL)
merupakan bagian komponen yang sangat penting pada mikrokontroler
ATMega32 karena berfungsi untuk memompa data yaitu bersifat timer (semacam clock)/pulsa digital oleh karena itu kristal memiliki sebuah frekuensi dengan
satuan MHz (MegaHertz) dengan perumpamaan jantung pada manusia. Rangkaian Kristal Oscillator (XTAL) ini terdiri dari sebuah kristal dan dua buah kapasitor.
Rangkaian reset pada mikrokontroler ATMega32 adalah aktif low, berfungsi untuk mikrokontroler memulai kembali pembacaan program, hal tersebut dibutuhkan pada saat mikrokontroler mengalami ganguan dalam meng-eksekusi program. Rangkaian ini terdiri dari 1 buah tombol, 1 buah kapasitor dan 1 buah resistor yang dihubungkan pada pin reset ATMega32. Rangkaian tambahan lain yang digunakan pada minimum sistem terutama yang digunakan pada perancangan ini adalah rankaian led indikator dan konektor ISP (In System
Chip Program) untuk upload program ke mikrokontroler. Pengujian pada
mikrokontroler ATMega32 dilakukan dengan menguji apakah program berhasil atau tidak di upload pada mikrokontroler ATMega32.
3.3.3. Perancangan Komunikasi I2C
Komunikasi I2C pada perancangan digunakan agar tiap mikrokontroler dapat saling terhubung. Masing-masing mikrokontroler ATMega32 sebagai slave akan dihubungkan pada mikrokontroler Arduino Uno sebagai master. Pin SDA pada mikrokontroler saling terhubung antara mikrokontroler slave dan mikrokontroler master, begitu juga dengan pin SCL. Agar antara mikrokontroler
slave dan mikrokontroler master dapat saling berkomunikasi, maka di tambahkan
rangkain pull up dengan resistor 4,7 K Ohm. Pengujian perancangan ini dilakukan dengan melakukan proses pengiriman data dan melihat hasil pengiriman data apakah berhasil atau tidak. Perancangan komunikasi I2C ini, master dapat mengontrol slave sebanyak 256 buah device. Perancangan komunikasi I2C dapat dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Schematic Perancangan Komunikasi I2C 3.3.4. Perancangan RFID
RFID yang digunakan pada perancangan adalah sensor RFID RC-522 berfungsi untuk membaca tag RFID yang akan dibaca oleh Arduino Uno. RFID ini merupakan komponen input dari mikrokontroler master dan merupakan proses
input awal dari sistem locker otomatis ini. Input tegangan dari RFID RC-522
adalah 3,3 Volt. RFID RC-552 terdiri dari 8 pin, pada perancangan hanya menggunakan 7 pin karena pin IRQ tidak dibutuhkan untuk terhubung pada Arduino Uno. Dalam perancangan ini, RFID dihubungkan dengan port D9–D13. Adapun perancangan RFID dengan Arduino Uno dapat dilihat pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Schematic Perancangan RFID
Pada Tabel 3.1 dapat dilihat allocation list dari perancangan RFID yang dihubungkan dengan Arduino Uno :
Tabel 3.1 Perancangan RFID RC-522 Dengan Arduino Uno No PORT RFID RC-522 PORT Arduino Uno
1. SDA Digital 10 2. SCK Digital 13 3. MOSI Digital 11 4. MISO Digital 12 5. IRQ -6. GND GND 7. RST Digital 9 8. 3,3 V 3,3 V
Pengujian RFID dilakukan dengan cara melihat hasil proses scan tag RFID, apakah ID dari tag RFID dapat terdeteksi atau tidak.
3.3.5. Perancangan LCD (Liquid Crystal Display)
LCD yang digunakan untuk sistem ini adalah liquid LCD dengan ukuran 16 x 2 yang menggunakan jenis komunikasi I2C. Pada LCD ini terdapat dua
output yaitu pin SDA dan pin SCL yang merupakan pin output dari jenis
komunikasi I2C. Pada sistem ini LCD digunakan sebagai informasi untuk pemakaian daya yang telah terpakai. Pada Tabel 3.2 dapat dilihat penjelasan dari
pin-pin display LCD I2C dan pada Gambar 3.9 dapat dilihat bagaimana Schematic
Perancangan LCD (Liquid Crystal Display).
Gambar 3.9 Schematic Perancangan LCD (Liquid Crystal Display) Pengujian LCD dilakukan dengan cara melihat apakah LCD dapat menampilkan karakter yang sesuai dengan program yang diinginkan.
3.3.6. Perancangan Tombol Pada Mikrokontroler Master
Gambar 3.10 Schematic Perancangan Tombol Pada Mikrokontroler Master Pada Gambar 3.10 dapat di analisa tombol pada mikrokontroler master dihubungkan pada pin D7. Bentuk rangkaian tombol adalah salah satu pin dihubungkan pada pin mikrokontroler dan pin yang lain dihubungkan pada input
ground. Fungsi komponen ini adalah sebagai penanda bahwa user telah selesai
menggunkan locker dan mengambil barang pada locker. Pada saat proses penekanan tombol pada mikrokontroler master, akan dilakukan juga proses scan RFID untuk menganalisa bahwa ID dari tag RFID telah terdaftar.
3.3.7. Perancangan Komponen Slave
Gambar 3.11 Schematic Perancangan Komponen Slave
Dari Gambar 3.11 dapat di analisa bahwa pada bagian mikrokontroler slave terdapat komponen input dan komponen output. Komponen input yang terhubung pada mikrokontroler slave adalah limit switch. Kemudian komponen output yang terhubung pada mikrokontroler slave adalah led, relay yang terhubung dengan
door lock dan tombol. Limit switch ada sebanyak 4 buah, 2 buah dihubungkan
dengan slave 1 dan 2 buah dihubungkan dengan slave 2. Komponen-komponen
output juga ada sebanyak masing-masing 4 buah, 2 buah led terhubung dengan slave 1 dan 2 buah led terhubung dengan slave 2. Kemudian 2 buah rangkaian relay beserta door lock terhubung dengan dengan slave 1 dan 2 buah lagi
terhubung dengan slave 2. Begitu juga dengan tombol, 2 buah tombol terhubung dengan slave 1 dan 2 buah lagi terhubung dengan slave 2. Dari Tabel 3.3 dapat dilihat rincian allocation list komponen-komponen slave pada perancangan.
Tabel 3.3 Allocation List Komponen Slave
No PORT Mikrokontroler Komponen
1. PORTD.1 Slave 1 Limit Switch 1
2. PORTD.5 Slave 1 Limit Switch 2
3. PORTD.1 Slave 2 Limit Switch 3
4. PORTD.5 Slave 2 Limit Switch 4
5. PORTD.3 Slave 1 Relay 1
6. PORTD.7 Slave 1 Relay 2
7. PORTD.3 Slave 2 Relay 3
8. PORTD.7 Slave 2 Relay 4
9. PORTD.0 Slave 1 Tombol 1
10. PORTD.4 Slave 1 Tombol 2
11. PORTD.0 Slave 2 Tombol 3
12. PORTD.4 Slave 2 Tombol 4
13. PORTD.2 Slave 1 Led 1
14. PORTD.6 Slave 1 Led 2
15. PORTD.2 Slave 2 Led 3
16. PORTD.6 Slave 2 Led 4